棉秆纤维EPS颗粒轻量土配合比设计

为满足湿陷性黄土地区海绵城市道路建设需求,研制了一种具有轻质、高强并兼具一定渗透性的棉秆纤维EPS颗粒轻量土作为路基换填材料。该轻量土由棉秆纤维、聚苯乙烯(EPS)颗粒、水泥、黄土和水混合而成。通过室内试验对不同棉秆纤维掺量及长度、不同EPS颗粒掺量及粒径、不同水泥掺量轻量土的密度、强度、变形和渗透性进行研究,进而设计棉秆纤维EPS颗粒轻量土配合比。结果表明:轻量土各成分中,EPS掺量和水泥掺量对轻量土密度的影响最大;水泥掺量与轻量土强度之间为正相关关系,与渗透系数之间为负相关关系;EPS掺量和粒径与轻量土强度之间为负相关关系,与渗透系数之间为正相关关系;棉秆纤维的加入改善了轻量土的塑性性能,并使轻量土的渗透性有一定程度的提高。各因素对轻量土强度影响的大小顺序为:水泥掺量>EPS掺量和粒径>棉秆纤维掺量和长度。满足湿陷性黄土地区海绵城市道路建设需求的棉秆纤维EPS颗粒轻量土最优配合比为:黄土∶棉秆纤维(长度9 mm)∶EPS颗粒(粒径0.5~1.0 mm)∶水泥∶水=1000∶4∶18∶35∶400。

装配式预应力槽型板在人防荷载作用下的抗爆性能研究

首次将预应力槽型板应用于人防结构中,为研究装配式预应力槽型板结构体系在设计人防荷载作用下的抗爆性能,对缩尺比为1∶3的槽型板进行了模拟核爆试验,分析大跨预应力槽型板结构在人防爆炸荷载作用下的动力性能、变形性能.再对有限元模型在4级爆炸等级作用下进行模拟分析,并与试验结果对比.研究结果表明:在核5级人防荷载作用下试验构件完好,仅在构件底部受拉区和端部剪切区出现少量裂缝;在核4级作用下,结构未发生脆性断裂,说明合理设计的装配式预应力混凝土槽型板可以用于4级的人防工程;也证明了装配式预应力混凝土槽型板具有良好的位移延性,不会发生脆性破坏,可用于抗爆结构;通过模拟分析,验证有限元模拟的真实性以及分析结果的可靠性.

直筒-锥段型钢结构冷却塔的设计方法研究

提出一种直筒-锥段型钢结构冷却塔,并选取了混凝土冷却塔作为参照进行了比选研究,验证了钢结构冷却塔在技术上的可实现性和结构的可靠性,其成本和工期均较混凝土冷却塔少。为便于计算和工程应用,依据推导所得出的四边角钢格构式构件轴向、抗弯、剪切和抗扭刚度等计算式,针对性地提出了箱型薄壁单元的等效代换原理和计算方法,同时引出了相关系数对刚度进行修正,再利用有限元作进一步校核。研究发现,所提出的截面刚度等效代换精度较高,可满足工程精度需求。通过引入轴力负刚度,得到适用于一般空间结构的计算长度系数算式。

RC空间框架结构竖向倒塌分析模型及验证

为研究钢筋混凝土(RC)空间有板框架结构竖向倒塌机制,探索该类结构竖向倒塌的数值模拟方法,在已完成的一个1∶3缩尺RC空间有板框架结构试件拟静力加载试验的基础上,建立该框架的有限元精细化模型,采用ABAQUS有限元软件完成了结构竖向倒塌全过程模拟。混凝土的本构关系采用ABAQUS提供的损伤塑性模型,钢筋材料采用弹塑性模型并引入延性损伤断裂准则,考虑钢材的损伤演化规律;材料参数根据材性试验数据确定,考虑单元之间的约束条件;按照试验加载方式进行模拟,通过能量时间历程保证求解结果的稳定性;采用显式算法进行求解,通过定义合理时间步长、定义光滑幅值曲线加载、采用瑞雷阻尼降低计算结果振荡、采用质量放大命令来加速计算等措施达到模拟计算静力问题的目标;并将模拟结果与试验结果进行对比。结果表明:ABAQUS混凝土损伤塑性模型和钢筋延性损伤断裂准则的引入能够较好地模拟结构竖向倒塌试验全过程;在措施合理的前提下,显式求解算法用于求解静力问题具有较高的计算效率和精度;模拟结果与试验结果的框架荷载-位移曲线、破坏特征、钢筋应力等吻合良好。建立的倒塌分析模型可为研究RC框架结构竖向倒塌破坏机理和倒塌模拟提供参考。

装配式预应力槽型板结构在人防荷载作用下的抗爆性能模拟分析

采用有限元软件模拟爆炸荷载作用下预应力槽型板结构体系的受力性能,首先将缩尺模型的模拟结果与试验结果进行对比,通过比较受力性能以及破坏模式,确保建立符合试验的模型,并在此基础上建立足尺模型,模拟和分析预应力槽型板结构在人防爆炸荷载作用下的动力性能、变形性能。研究结果表明:高应变速率的动态本构模型可以很好地模拟结构在爆炸荷载作用下的受力性能和破坏模式。装配式预应力槽型板在核6级、核5级、核4B级、核4级对应荷载作用下,混凝土受压与受拉损伤值均小于0.5。装配式预应力槽型板在爆炸荷载作用下具有良好的抗爆性能,结构的整体延性比在7.5以上。